專利名稱：磁離子篩海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海水淡化領(lǐng)域，具體地說涉及一種磁離子篩海水淡化裝置。
目前世界范圍內(nèi)的海水淡化技術(shù)主要有以下幾種1.反滲透Reverse Osmosis (RO)2.電去電離作用 Electrodeionization (EDI)3.反電滲析 Electrodialysis Reversal (EDR)運(yùn)用上述海水淡化技術(shù)制造出來的海水淡化裝置，主要有如下的不足采用反滲透法，由于要克服滲透壓，通常要較大的工作壓力，如海水的滲透壓約為2.7MPa，而工作壓力則用10.5Mpa，要實(shí)現(xiàn)這樣的壓力就需耗費(fèi)相當(dāng)?shù)哪茉矗ρb置的密封性提出了較高的要求。電去電離作用和反電滲析以直流電作為動力，電去電離作用一般不直接處理海水，而是要先用反滲透法對海水進(jìn)行預(yù)處理，否則能耗及對設(shè)備的損耗都較大，比較適用于高純水的生產(chǎn)，而不適宜于大批量的海水處理。
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述技術(shù)的不足，而提供一種磁離子篩海水淡化裝置，該裝置節(jié)省能源，使海水淡化的成本相比現(xiàn)有技術(shù)大幅降低，從而使海水淡化技術(shù)完全實(shí)用化。
磁離子篩海水淡化裝置，包括進(jìn)水儲水箱、淡化水儲存箱，其特征在于還包括離子分離箱，離子分離箱由NdFeB永磁磁極對、裝有反滲透膜的過濾管和有過濾管安插孔的底座組成；NdFeB永磁磁極對相對安裝在離子分離箱的側(cè)壁上，裝有反滲透膜的過濾管固定于底座過濾管安插孔上，其上端裝有反滲透膜部分插入磁場空間的下端；進(jìn)水儲水箱與離子分離箱相接，淡化水儲存箱與離子分離箱相接。
由于本實(shí)用新型采用NdFeB永磁磁極對，將分子運(yùn)動的動能作為主要的離子分離的動力，只借助水壓差來驅(qū)動水分子透過反滲透膜而消耗了一些能量，所利用的外部能源就是這很小的水的勢能差，大大低于反滲透中制造克服滲透壓的外加高壓力所耗費(fèi)的能源；不需要電能和電極，從而極大緩解了電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕作用。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的正面示意圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖；圖3是離子分離箱的俯視圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
如圖所示，1是進(jìn)水管，2是水箱，3是進(jìn)水過濾板，4是離子分離箱，5是永磁磁極對N極，6是永磁磁極對S極，7是軟磁材料板，8是裝有反滲透膜套的過濾管，9是濃縮水排放口，10是淡化水儲存箱，11是淡化水出水管，12是支架。
磁離子篩海水淡化裝置，包括進(jìn)水儲水箱、淡化水儲存箱，其特征在于還包括離子分離箱，離子分離箱由NdFeB永磁磁極對、裝有反滲透膜的過濾管和有過濾管安插孔的底座組成；NdFeB永磁磁極對相對安裝在離子分離箱的側(cè)壁上，裝有反滲透膜的過濾管固定于底座過濾管安插孔上，其上端裝有反滲透膜部分插入磁場空間的下端；進(jìn)水儲水箱與離子分離箱相接，淡化水儲存箱與離子分離箱相接。
進(jìn)水儲水箱由進(jìn)水管、水箱和進(jìn)水過濾板組成，進(jìn)水過濾板上有均勻密布口徑很小的小孔，能對不溶性雜質(zhì)進(jìn)行了一次過濾，以免雜質(zhì)進(jìn)入裝置中污染反滲透膜；水箱是一個(gè)由PVC板焊接而成，其上接進(jìn)水管，其下通過進(jìn)水過濾板與離子分離箱相連，水箱的主要作用就是儲存待處理水，并使待處理水在進(jìn)入離子分離箱前處于一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)而避免在離子分離箱中引起湍流。
離子分離箱，是一個(gè)由PVC板焊接而成的長方體水箱，其四側(cè)面的上端與進(jìn)水儲水箱四側(cè)面下端焊接相連，而其頂部通過進(jìn)水過濾板與進(jìn)水儲水箱底部相連，其下部的底座直接焊接在淡化水儲存箱上。
為便于安裝永磁磁極對，特設(shè)計(jì)一安裝夾，安裝夾是一個(gè)側(cè)壁用PVC板焊接而成的長方體，其內(nèi)部尺寸與永磁磁極的尺寸完全一致，其內(nèi)部焊接一軟磁材料板，安裝夾直接焊接與離子分離箱側(cè)壁中，永磁磁極在其后再裝入安裝夾中。在軟磁材料板前是夾于兩PVC板之間的空白空間，其目的是為了減少磁場的發(fā)散。
裝有反滲透膜的過濾管在本裝置中起了非常重要的作用1.它將磁場空間中的含離子濃度低的海水引出，而實(shí)現(xiàn)磁場空間內(nèi)外的海水實(shí)現(xiàn)分離；2.由于過濾管的入水口處裝有反滲透膜，可以讓水分子透過膜進(jìn)入過濾管中流出，離子則不能透過反滲透膜而仍留在離子分離箱中，從而最終實(shí)現(xiàn)海水淡化。
在過濾管中間插入底座的部分的外側(cè)要緊密套上與底座中的螺栓相應(yīng)的螺絲環(huán)。螺絲環(huán)上端還要裝上防滲水的密封圈，而長度比底座厚度長20cm-30cm，這主要是為了方便安裝和更換反滲透膜及過濾管。過濾管通過螺栓固定于底座上，其上端裝有反滲透膜部分插入磁場空間的下端，而其下端應(yīng)從底座出來后還有較長一段，并在其下端裝上一個(gè)出水開關(guān)。
為方便更換反滲透膜，特制造一膜套，膜套內(nèi)徑比過濾管稍大一點(diǎn)，其上表面安裝和固定一塊滲透膜，下端裝有密封圈，膜套直接套在過濾管的上端。反滲透膜的選擇醋酸纖維素膜(簡稱CA膜)膜的表層的孔隙大小在(10--20)×10-10M，膜厚100--250μm。
離子分離箱底座上有過濾管安插孔，底座的底部為三角錐型，中間高，兩側(cè)底，這主要是為了利用重力的作用以及水的壓力使高離子濃度的濃縮水和雜質(zhì)向兩側(cè)的排放口處集中而提出。
淡化水儲存箱由淡化水出水管、水箱和支架組成，淡化水儲存箱用PVC板焊接而成，其上端四側(cè)壁與離子分離箱底座下端四側(cè)壁焊接，從過濾管中出來的淡化水直接流入此箱內(nèi)儲存并通過淡化水出水管排出。在淡化水儲存箱的下端四個(gè)角上和中部焊接上金屬支架，其下端用螺栓固定在地面上，金屬支架的作用就是穩(wěn)固支撐整個(gè)裝置并使裝置處于豎直狀態(tài)。
待處理海水通過進(jìn)水管1進(jìn)入到水箱2中，然后在重力的作用下向下流動，通過進(jìn)水過濾板3進(jìn)入離子分離箱4。離子分離箱中有由NdFeB永磁磁極對5、6構(gòu)成的磁場空間和其外的非磁場空間。在磁場空間中，由于海水中的離子如Na+，Cl-，Mg2+，Ca2+等作分子熱運(yùn)動，受到磁場的洛倫茲的作用而使相對更多的離子從磁場空間中逸出而進(jìn)入非磁場空間中，從而使磁場空間中的海水的離子濃度降低，而非磁場空間中的海水的離子濃度升高。同時(shí)，水合水分子在磁場空間中作分子熱運(yùn)動，水分子之間的氫鍵將會受到破壞，而是水分子更多地以游離水分子形式存在，從而更容易與過濾管8上端的反滲透膜締合。磁場空間中的水分子與反滲透膜締合，在重力作用制造的水壓差推動下，以及膜的下端的水分子的拉動下，透過反滲透膜。水分子透過反滲透膜后，在重力作用下和水分子本身與過濾管壁的浸潤作用下，迅速離開反滲透膜而沿過濾圓柱管壁向下流動，并反過來對膜中的水分子產(chǎn)生拉力。由于只有水分子能透過反滲透膜，而離子無法通過反滲透膜，因此從過濾管中流出的水已經(jīng)是淡化水。淡化水從過濾管中流出后就進(jìn)入到淡化水儲存箱10中，并最終從淡化水出水管11中排出。
由于離子無法透過反滲透膜，被留在離子分離箱中，而使離子分離箱中的海水離子濃度不斷升高，如不及時(shí)處理將影響海水淡化的影響并可能污染反滲透膜。由于磁場作用，非磁場空間的海水的離子濃度高于磁場空間中海水的離子濃度。由于待處理水由離子分離箱的最上端流入并向下流動，同時(shí)由于重力的作用，使處于離子分離箱最低處的濃縮水排放口9附近的海水離子濃度相對最高。通過對單位時(shí)間的淡化水產(chǎn)量，待處理水離子濃度，要求水的收率的綜合計(jì)算，每隔一定時(shí)間打開濃縮水排放口將其附近的高濃縮海水排出一定量，從而使離子分離箱中的海水的離子濃度大大降低，再關(guān)閉濃縮水排放口，如此反復(fù)。
本裝置與現(xiàn)有技術(shù)的對比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本裝置運(yùn)行能耗很低。本裝置創(chuàng)造性地將分子運(yùn)動的動能作為主要的離子分離的動力，只是借助水壓差來驅(qū)動水分子透過反滲透膜而消耗了一些能量，所利用的外部能源就是這很小的水的勢能差，大大低于反滲透中制造克服滲透壓的外加高壓力所耗費(fèi)的能源；更大大低于EDI和EDR中所消耗的電能和動力能源；尤其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)和結(jié)晶所需的巨大能源；2.本裝置易于維護(hù)。由于本裝置采用的水壓較低，從而避免了因制造高壓對裝置密封性能和制造工藝提出的高要求；3.淡化水質(zhì)量較高。本裝置中不但有反滲透膜的分離效能，利用強(qiáng)磁場對離子的分離作用進(jìn)行了有效的補(bǔ)充，尤其是強(qiáng)磁場對于反滲透膜不易分離的小離子反而分離作用較好，使得水的淡化效果比一般反滲透好，又不象EDR、EDI雖淡化水質(zhì)量高但必須借助反滲透進(jìn)行預(yù)處理；4.水的收率較高。本裝置采用了幾個(gè)方面的作用使?jié)饪s水的濃度提高a.通過磁場的作用，使離子更多地留在非磁場空間內(nèi)；b.反滲透膜的充分的選擇性使離子只可能留在離子分離箱內(nèi)而從濃縮水排放口排出；c.本裝置采用立式作業(yè)，且底部有沿中央向兩側(cè)濃縮水排放口傾斜的斜坡，則能充分利用重力的作用是離子和雜質(zhì)在濃縮水排放口處富集，從而該處的離子和雜質(zhì)濃度最高；d.本裝置中水從上向下流，可有效的遏制離子從離子分離箱底部向上的擴(kuò)散；e.可延長濃縮水排放口相對關(guān)閉時(shí)間而使?jié)饪s水濃度升高。濃縮水濃度的升高，即意味著在總進(jìn)水和淡化水質(zhì)量不變時(shí)，排放的濃縮水總量減少，而淡化水產(chǎn)量升高，即水的收率提高了。
5.水的預(yù)處理費(fèi)用降低。由于本裝置采用立體式分離方式，使得離子和雜質(zhì)在重力作用下更易在離子分離箱的底部沉積、濃縮，并從濃縮水排放口排出，因此預(yù)處理不需特別嚴(yán)格；b、由于強(qiáng)磁場本身具有相當(dāng)?shù)臍⒕в?，可不用先對進(jìn)水進(jìn)行殺菌處理；c、由于對反滲透膜的使用已化整為零，使得反滲透膜相對不易被污染和損壞；6.本裝置中不需要電能和電極，從而極大緩解了電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕作用。
權(quán)利要求1.磁離子篩海水淡化裝置，包括進(jìn)水儲水箱、淡化水儲存箱，其特征在于還包括離子分離箱，離子分離箱由NdFeB永磁磁極對、裝有反滲透膜的過濾管和有過濾管安插孔的底座組成；NdFeB永磁磁極對相對安裝在離子分離箱的側(cè)壁上，裝有反滲透膜的過濾管固定于底座過濾管安插孔上，其上端裝有反滲透膜部分插入磁場空間的下端；進(jìn)水儲水箱與離子分離箱相接，淡化水儲存箱與離子分離箱相接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁離子篩海水淡化裝置，其特征在于離子分離箱側(cè)壁中焊接有安裝夾，永磁磁極裝在安裝夾中。
3.如權(quán)利要求1所述的磁離子篩海水淡化裝置，其特征在于在過濾管中間插入底座的部分的外側(cè)緊密套上與底座中的螺栓相應(yīng)的螺絲環(huán)，螺絲環(huán)上端還裝有防滲水的密封圈。
4.如權(quán)利要求1所述的磁離子篩海水淡化裝置，其特征在于底座的底部為三角錐型，中間高，兩側(cè)底。
專利摘要磁離子篩海水淡化裝置,包括進(jìn)水儲水箱、淡化水儲存箱,其特征在于:還包括離子分離箱,離子分離箱由NdFeB永磁磁極對、裝有反滲透膜的過濾管和有過濾管安插孔的底座組成,NdFeB永磁磁極對相對安裝在離子分離箱的側(cè)壁上,裝有反滲透膜的過濾管固定于底座過濾管安插孔上,其上端裝有反滲透膜部分插入磁場空間的下端;進(jìn)水儲水箱與離子分離箱相接,淡化水儲存箱與離子分離箱相接。由于本實(shí)用新型將分子運(yùn)動的動能作為主要的離子分離的動力,不需要電能和電極,從而極大地緩解了電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕作用。
文檔編號C02F1/44GK2401538SQ99240579
公開日2000年10月18日 申請日期1999年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者李軍 申請人:李軍